拉普拉塔克拉通中元古宙构造热活动证据:基于阿根廷坦迪利亚带埃尔科蒂霍变质玄武岩的综合岩石学与地质年代学约束

《Journal of South American Earth Sciences》:Evidence for Mesoproterozoic tectono-thermal activity in the Río de la Plata Craton: integrated petrological and geochronological constraints from the El Cortijo metacherts, Tandilia Belt (Argentina)

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月12日 来源:Journal of South American Earth Sciences 1.7

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   摘要拉普拉塔克拉通(Río de la Plata Craton)曾被视为一个稳定的古元古代陆块,但现在越来越多的证据表明它经历了后跨普拉塔(Transplatense)构造岩浆覆写。在这里,我们整合了野外和岩石学观测、全岩地球化学以及 U-Pb LA-ICP-MS 锆石年代

  

摘要

拉普拉塔克拉通(Río de la Plata Craton)曾被视为一个稳定的古元古代陆块,但现在越来越多的证据表明它经历了后跨普拉塔(Transplatense)构造岩浆覆写。在这里,我们整合了野外和岩石学观测、全岩地球化学以及 U-Pb LA-ICP-MS 锆石年代学,以研究坦迪亚带(Tandilia Belt)埃尔科尔蒂霍组(El Cortijo Formation)的变燧石,该组出露在一个被解释为古代缝合带的糜棱岩剪切带中。岩石学观测揭示了富含石英的岩石中存在韧性糜棱岩结构,包含定向排列的片状硅酸盐和富绿帘石域。石英 - 长石细脉要么切割糜棱岩片理,要么被褶皱并置斜平行于片理,表明存在多期变形和流体循环。地球化学数据显示高 SiO2 和 Al2O3 含量,PAAS 标准化的稀土元素(REE)+ Y 模式相对轻稀土(LREE)富集,以及低 Ge/Si 比值,支持了涉及海水主导流体、次要热液贡献和陆源输入的起源。U-Pb 锆石分析揭示了两个种群:那些定义一条不一致线(discordia)的种群,上交点为 2134 ± 28 Ma,下交点为 384 ± 71 Ma,这与古元古代锆石结晶和古生代铅丢失一致;以及一个少量符合年龄的分析种群,得出加权平均谐和年龄为 1187 ± 11 Ma,被解释为埃尔科尔蒂霍剪切带内中元古代构造热活动可能的证据。古元古代上交点与跨普拉塔造山运动相关的岩浆和变质过程相容。中元古代加权平均谐和年龄与萨兰迪德尔伊(Sarandí del Yí)剪切带、马廷加西亚岛(Martín García Island)和尼科佩雷斯地块(Nico Pérez Terrane)的记录重叠,表明拉普拉塔克拉通可能在格林维尔 - 桑萨斯(Grenvillian-Sunsás)时期经历了克拉通内部再活化。这些发现与将拉普拉塔克拉通置于罗迪尼亚(Rodinia)超大陆聚合框架内的假设一致。

引言

拉普拉塔克拉通(RPC)是一个古元古代陆块,主要在莱卡辛期(Rhyacian)跨普拉塔造山运动(约 2250 至 2050 Ma;Cingolani, 2011; Santos et al., 2019)期间发育。传统上被认为是一个构造稳定的地壳单元,但现在被认识到经历了更复杂的演化,涉及中元古代期间的岩浆、沉积和构造事件(例如,Bossi et al., 1998; Gaucher et al., 2009, 2011, 2021)。该时期的记录包括坦迪亚带新元古代盖层序列(维拉莫妮卡组和塞罗拉尔戈组)中的碎屑锆石颗粒(Villa Mónica and Cerro Largo Formations; Gaucher et al., 2008; Warren et al., 2024),马廷加西亚岛和尼科佩雷斯地块中的基性到超基性侵入岩(Bossi and Campal, 1992; Oriolo et al., 2019; Benitéz et al., 2023; Gaucher et al., 2021),以及来自萨兰迪德尔伊和科洛尼亚(Colonia)等高应变区的年龄(例如,Bossi et al., 1998; Ribot et al., 2005; Oriolo et al., 2016a, b)。这些发现指向了持续的中元古代活动,并表明 RPC 在该时期可能发挥了积极作用(Li et al., 2008; Santos et al., 2017; Gaucher et al., 2021)。
尽管在相邻地块和剪切带中已记录了几处记录,但在坦迪亚 - 佩德拉阿尔塔域(Tandilia-Piedra Alta domain)中,对应于此期的结晶和变质年龄仍然稀缺(Teixeira et al., 1999; Santos et al., 2017; Gaucher et al., 2021)。
在这种情况下,坦迪亚带构成了研究这个问题的一个有价值的地质框架。在其基底单元中,埃尔科尔蒂霍组因其独特的构造位置和岩性多样性而脱颖而出。它代表了一个出露在埃尔科尔蒂霍剪切带中的洋板层序(Ocean Plate Stratigraphy, OPS)序列,该剪切带是一个区域级糜棱岩带,被解释为坦迪亚和巴尔卡塞(Balcarce)地块之间的古元古代缝合带(Chernicoff et al., 2014)。埃尔科尔蒂霍组包括变基性岩、透闪石 - 阳起石片岩、变碳酸盐岩、板岩和变燧石(Teruggi et al., 1988; Lajoinie et al., 2021),并可能保存了与俯冲有关的环境中早期海洋火山和沉积作用的证据(Lajoinie et al., 2023)。其构造位置和多期变形历史使其成为检查 RPC 内是否保存了同步和后跨普拉塔构造热特征的理想目标。
本研究整合了埃尔科尔蒂霍组变燧石的野外和岩石学观测、全岩地球化学和 U-Pb LA-ICP-MS 锆石年龄,以调查其起源和沉积后演化。组合数据集为该单元的古元古代沉积和变质演化以及埃尔科尔蒂霍剪切带内可能的中元古代构造热活动提供了新的约束。通过将结果与区域其他中元古代记录进行比较,本研究完善了当前对坦迪亚带演化的解释,并突出了其在 RPC 地质历史中的意义。

章节摘要

拉普拉塔克拉通

RPC 是南美洲五大主要克拉通单元之一,也是继亚马逊克拉通之后的第二大克拉通(Santos et al., 2017)(图 1a)。它横跨现今的乌拉圭、阿根廷中东部、巴西南部部分地区和巴拉圭,涵盖估计面积为 150 万平方公里(图 1b)(Bossi and Cingolani, 2009; Cingolani, 2011)。最近的研究将 RPC 解释为一个复合克拉通,通过多个地块沿

方法论

变燧石样品的岩石学研究是在拉普拉塔国立大学矿产资源研究所(Instituto de Recursos Minerales, Universidad Nacional de La Plata,INREMI-UNLP-CIC)使用 Nikon Optiphot-POL 岩石显微镜进行的。
代表性的变燧石样品在环磨机中被破碎和研磨至 200 目,用于在 ALS Patagonia S.A. 实验室进行主量、微量和稀土元素(REE)的地球化学测定。主量元素(SiO2、TiO2、Al2O3、Fe2O3、MnO、MgO、CaO、Na2O、K2O 和 P2O5)

变燧石样品的野外描述和岩石学

研究的变燧石出露在剪切带东北扇区的一个废弃采石场(图 2a),在那里出露块状到细条带状变种(图 3a)。该露头强烈裂隙并受脆性变形影响,显示出大量不规则节理和断裂组(图 3a)。许多灰色到白色的石英 - 长石细脉,厚度从毫米级到厘米级不等,非均质地分布在露头中(图 3b 和 c)。

地球化学分析

为了表征所研究变燧石的化学成分并将其与该单元内被分类为 C 型燧石和 S 型燧石的那些进行比较(Lajoinie et al., 2021),进行了四次主量、次量和微量元素的地球化学分析。这些结果如表 1、表 2 所示。
变燧石样品主要由 SiO2(68.70-78.00 wt%)、Al2O3(9.40–15.95 wt%)、Fe2O3tot(3.00-3.96 wt%)和 CaO(2.33-6.90 wt%)组成。此外,其他主量氧化物如 Na2O

U–Pb LA–ICP–MS 锆石年龄

燧石岩性对锆石回收提出了特殊挑战,包括锆石丰度低、细粒石英基质和紧密再结晶结构,这可能会降低分离效率并偏倚年龄谱(Fedo et al., 2003)。此外,变燧石包裹岩石中的锆石结晶或纳入可能发生在比典型碎屑砂岩更复杂的条件下(Xu et al., 2021)。从样品 11447A-EC 中回收并分析了 54 颗锆石。一项分析

讨论

埃尔科尔蒂霍组的变燧石提供了南部 RPC 的独特记录。整合岩石学、地球化学和年代学证据允许对其演化以及记录在埃尔科尔蒂霍剪切带内的构造热事件的时间有更广泛的理解。

结论

对埃尔科尔蒂霍变燧石的岩石学、地球化学和年代学综合研究为其起源、沉积后演化以及在 RPC 内的构造意义提供了新见解。主要结论如下。
  • -
    U-Pb 锆石数据(n = 47)与跨普拉塔造山运动期间的莱卡辛期锆石结晶以及随后的古生代铅丢失一致,尽管负责后者的机制仍不确定。
  • -
    变燧石原岩被解释为

CRediT 作者贡献声明

María F. Lajoinie:写作 - 审阅与编辑,写作 - 原始草稿,项目管理,方法论,资金获取,概念化。Mabel E. Lanfranchini:写作 - 审阅与编辑,调查,资金获取。Jonatan A. Arnol:写作 - 审阅与编辑,调查,形式分析,数据整理。Norberto Uriz:写作 - 审阅与编辑,数据整理。Christopher J. Spencer:写作 - 审阅与编辑,方法论,调查,数据整理。Hernán G. de la

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的竞争财务利益或个人关系,这些可能已经影响到本文中报告的工作。

致谢

作者感谢科学技术研究国家委员会(Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas,CONICET;PIP 00861CO)、拉普拉塔国立大学(UNLP;项目 N1012)、布宜诺斯艾利斯省科学调查委员会(Comisión de Investigaciones Científicas de la Provincia de Buenos Aires,CICPBA)和国家研究、技术发展与创新促进局(Agencia Nacional de Promoción de la Investigación, el Desarrollo Tecnológico y la Innovación,Agencia I + D + i;PICT 2021-00047)提供的财务和机构支持。
作者还感谢版块编辑 Reinhardt
María F. Lajoinie|Mabel E. Lanfranchini|Jonatan A. Arnol|Norberto Uriz|Christopher J. Spencer|Hernán G. de la Cal|Miguel A. Stipp Basei|Belen Marone|Federico J. Saponara|Alejandro M. Ribot|Carlos A. Cingolani
矿产资源研究所 (INREMI),布宜诺斯艾利斯省科学调查委员会,拉普拉塔国立大学自然科学学院及博物馆。地址:阿根廷布宜诺斯艾利斯拉普拉塔 64 街和 120 街
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